[发明专利]变压器套管绝缘状态在线监测系统

说明书

技术领域

本发明涉及电力设备绝缘在线监测系统，特别是一种变压器套管绝缘状态在线监测系统。

背景技术

 变压器套管将变压器内部高、低压引线弓到油箱外部，不但作为引线对地绝缘，而且担负着固定引线的作用，因此变压器套管的绝缘特性是保证其安全可靠工作的前提。而变压器套管的电容量和介质损耗是反映变压器套管绝缘状态的主要指标，因此变压器套管介损和电容量监测是保证其可靠运行的重要手段。

现有的变压器套管介损和电容量监测主要有两种方法，第一种时离线式，通过西林电桥等离线方法测出变压器套管的介损和电容量；另一种是在线测量上述两个参数。离线式测量方法由于需要停电，并且接线麻烦，实际使用时，工作量较大。在线测量方法不仅大大减少了工作量，还可对变压器套管介损等关键数据进行长期测量，可为套管绝缘老化评估提供数据支撑，但由于电力系统中频率变化引起的非整周期采样、电压电流非同步采样及套管所处的环境（温湿度）不一样等原因，使得套管监测的精度一直难以提高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种变压器套管绝缘状态在线监测系统。首先通过PT二次侧输出获取实时电网频率，然后通过锁相环倍频后作为AD转换器的时钟，从而实现对电压、电流的整周期采样，利用同步采样AD转换器实现对电压、电流的同步采样，实现介损精度优于0.01%。

本发明的技术解决方案如下：

一种变压器套管绝缘状态在线监测系统，特点在于其构成包括PT信号调理模块接入变压器的ABC三相PT电压，该PT信号调理模块的转接头与PT互感器的信号接头相连；

CT信号调理模块接入CT套管末屏接地电流，该CT信号调理模块的信号转接头与CT互感器的信号接头相连；

所述的PT信号调理模块三路信号输出通道与CT信号调理模块三路信号输出通道分别与AD同步转换器的六路信号输入通道连接；所述的PT信号调理模块的信号输出通道与锁相环模块的第一信号输入通道连接，该锁相环模块的信号输出通道与所述的AD同步转换器的时钟输入通道相连；该AD同步转换器的数据总线与主控模块的数据总线、SRAM的数据总线分别相连，所述的主控模块的通道控制接口与高速静态缓存（SRAM）的通道控制接口连接，所述的主控模块的以太网接口和光纤接口与外部工业计算机连接；所述的主控模块的信号输出通道与所述的锁相环模块的第二信号输入通道连接。

所述的锁相环模块包括正弦波方波转换电路和方波倍频电路两部构成，

所述的正弦波方波转换电路包括第一运算放大器、第二运算放大器和比较器，所述的第一运算放大器的输出端经第一电阻、第二电阻接第二运算放大器的正向输入端，所述的第一运算放大器的负向输入端接第一运算放大器的输出端，所述的第一电阻和第二电阻之间的节点经第一电容接所述的第二运算放大器的负向输入端和输出端，所述的第二电阻和第二运算放大器的节点经第二电容接地，所述的第二运算放大器的输出端接所述的比较器的负向输入端，该比较器的正向输入端经第三电阻接地，该比较器的正向输入端经第四电阻接该比较器的输出端，该比较器的输出端经第五电阻接3.3V直流电源（+3V3D），该接该比较器的输出端接所述的方波倍频电路的锁相环芯片的AIN接口，图5中U200A和U200B为双通道运算放大器LM358的两个通道，U200A起到隔离放大器的作用，R226、R227、C204、C207和U200B构成了二阶低通滤波器，按图中的取值其截止频率为70Hz，符合低通滤波的要求。U209为比较器LM393，和R233、R234形成了双极性过零比较器，将正弦波整形成方波信号PwrFrqIn，以作为后级倍频电路的输入信号。R232为输出端的上拉电阻，取值为200欧姆，使得LM393输出电平PwrFrqIn为0-3.3V，与后级的CD4046的输入电平匹配。

与现有技术相比，本发明的技术效果如下：

1.锁相环模块：锁相环模块的信号输出作为AD的时钟频率，模块的信号输出始终为电网电压频率的整数倍，使AD的采样频率fs始终与系统实际运行的频率f1保持固定的比例关系N=fs/f1，采样频率随系统运行的频率的变化能实时地调整，实现了对于电压电流的同步采样，避免了因电网系统的频率波动而产生泄漏误差，使得基波电压的测量精度不受到电网系统频率波动的影响。本发明介损精度可优于0.01%。